Théorie des réseaux - Aperçu

Network theoryest l'étude de la résolution des problèmes de circuits électriques ou de réseaux électriques. Dans ce chapitre d'introduction, examinons d'abord la terminologie de base des circuits électriques et les types d'éléments de réseau.

Terminologie de base

Dans la théorie des réseaux, nous rencontrerons fréquemment les termes suivants -

  • Circuit électrique
  • Réseau électrique
  • Current
  • Voltage
  • Power

Donc, il est impératif que nous rassemblions quelques connaissances de base sur ces termes avant de continuer. Commençons par Circuit électrique.

Circuit électrique

Un circuit électrique contient un chemin fermé pour fournir un flux d'électrons à partir d'une source de tension ou d'une source de courant. Les éléments présents dans un circuit électrique seront enseries connection, parallel connection, ou dans toute combinaison de connexions série et parallèle.

Réseau électrique

Un réseau électrique n'a pas besoin de contenir un chemin fermé pour fournir un flux d'électrons à partir d'une source de tension ou d'une source de courant. Par conséquent, nous pouvons conclure que «tous les circuits électriques sont des réseaux électriques», mais l'inverse n'est pas nécessairement vrai.

Actuel

Le courant "I"s'écoulant à travers un conducteur n'est rien d'autre que le débit temporel de la charge. Mathématiquement, il peut être écrit comme

$$ I = \ frac {dQ} {dt} $$

Où,

  • Q est la charge et son unité est Coloumb.

  • t est le temps et son unité est la seconde.

Par analogie, le courant électrique peut être considéré comme l'écoulement de l'eau à travers un tuyau. Le courant est mesuré en termes deAmpere.

En général, Electron current s'écoule de la borne négative de la source à la borne positive, alors que, Conventional current flux de la borne positive de la source à la borne négative.

Electron current est obtenu grâce au mouvement d'électrons libres, alors que, Conventional currentest obtenu grâce au mouvement de charges positives gratuites. Les deux sont appelés commeelectric current.

Tension

La tension "V"n'est rien d'autre qu'une force électromotrice qui fait circuler la charge (électrons). Mathématiquement, il peut être écrit comme

$$ V = \ frac {dW} {dQ} $$

Où,

  • W est l'énergie potentielle et son unité est Joule.

  • Q est la charge et son unité est Coloumb.

Par analogie, la tension peut être considérée comme la pression de l'eau qui fait couler l'eau à travers un tuyau. Il est mesuré en termes deVolt.

Puissance

La puissance "P"n'est rien d'autre que le débit temporel du flux d'énergie électrique. Mathématiquement, il peut être écrit comme

$$ P = \ frac {dW} {dt} $$

Où,

  • W est l'énergie électrique et elle est mesurée en termes de Joule.

  • t est le temps et il est mesuré en secondes.

Nous pouvons réécrire l'équation ci-dessus a

$$ P = \ frac {dW} {dt} = \ frac {dW} {dQ} \ times \ frac {dQ} {dt} = VI $$

Par conséquent, power n'est rien d'autre que le product de tension V et courant I. Son unité estWatt.

Types d'éléments de réseau

Nous pouvons classer les éléments du réseau en différents types en fonction de certains paramètres. Voici les types d'éléments de réseau -

  • Éléments actifs et éléments passifs

  • Éléments linéaires et éléments non linéaires

  • Éléments bilatéraux et éléments unilatéraux

Éléments actifs et éléments passifs

Nous pouvons classer les éléments du réseau en soit active ou passive basé sur la capacité de fournir de l'énergie.

  • Active Elementsfournir de l'énergie à d'autres éléments, qui sont présents dans un circuit électrique. Parfois, ils peuvent absorber le pouvoir comme des éléments passifs. Cela signifie que les éléments actifs ont la capacité de fournir et d'absorber de la puissance.Examples: Sources de tension et sources de courant.

  • Passive Elementsne peuvent pas fournir de puissance (énergie) à d'autres éléments, mais ils peuvent absorber de l'énergie. Cela signifie que ces éléments dissipent de l'énergie sous forme de chaleur ou stockent de l'énergie sous forme de champ magnétique ou de champ électrique.Examples: Résistances, inductances et condensateurs.

Éléments linéaires et éléments non linéaires

Nous pouvons classer les éléments du réseau comme linear ou non-linear basé sur leur caractéristique d'obéir à la propriété de linéarité.

  • Linear Elements sont les éléments qui montrent une relation linéaire entre la tension et le courant. Examples: Résistances, inductances et condensateurs.

  • Non-Linear Elements sont ceux qui ne montrent pas de relation linéaire entre la tension et le courant. Examples: Sources de tension et sources de courant.

Éléments bilatéraux et éléments unilatéraux

Les éléments de réseau peuvent également être classés comme bilateral ou unilateral basé sur la direction du courant circulant dans les éléments du réseau.

Bilateral Elements sont les éléments qui permettent le courant dans les deux sens et offrent la même impédance dans les deux sens du courant. Examples: Résistances, inductances et condensateurs.

Le concept des éléments bilatéraux est illustré dans les figures suivantes.

Sur la figure ci-dessus, le courant (I) circule des bornes A à B à travers un élément passif ayant une impédance de Z Ω. C'est le rapport de la tension (V) aux bornes de cet élément entre les bornes A et B et le courant (I).

Sur la figure ci-dessus, le courant (I) circule des bornes B vers A à travers un élément passif ayant une impédance de Z Ω. Cela signifie que le courant (–I) circule des bornes A à B.Dans ce cas également, nous obtiendrons la même valeur d'impédance, car le courant et la tension ont des signes négatifs par rapport aux bornes A et B.

Unilateral Elementssont ceux qui permettent le courant dans une seule direction. Par conséquent, ils offrent des impédances différentes dans les deux sens.